CALIDAD DE SERVICIO ELECTRICO

INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO [email protected] Página 1

1. ESTUDIO DE CALIDAD DE SERVICIO ELÉCTRICO. 1.1. INTRODUCCION: CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA Calidad de energía es un término utilizado para referirse al estándar de calidad que debe tener el suministro de corriente alterna en las instalaciones eléctricas, en términos de: - Tensión o voltaje constante - Forma de onda sinusoidal - Frecuencia constante Las desviaciones respecto a los estándares de calidad ocasionan problemas en los equipos eléctricos. Actualmente existen Normas Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos, en la que se establecen las disposiciones que fijan los estándares mínimos de calidad que garanticen a los usuarios un suministro eléctrico continuo, adecuado, confiable y oportuno. La Norma también establece que los usuarios finales de la energía eléctrica están obligados a cumplir ciertos requerimientos mínimos que aseguren un buen empleo de la energía eléctrica y que no ocasionen perturbaciones en las redes eléctricas. La causa de estas perturbaciones se debe principalmente al auge de la electrónica de potencia que en los últimos años han permitido un uso más eficiente de la energía eléctrica y aumentos considerables en la productividad de los procesos industriales pero, por otra parte, han provocado una situación problemática, a veces grave, donde las corrientes armónicas generadas por los propios equipos electrónicos distorsionan la onda de corriente sinusoidal original y perturban la operación de estos mismos equipos, provocando además, calentamientos excesivos y pérdidas de energía en máquinas eléctricas, conductores y demás equipos del sistema eléctrico. El problema no sólo puede sufrirlo el propio usuario propietario de equipos generadores de armónicas, sino que a través de las líneas de distribución y de transmisión puede propagarlo a otros usuarios de la red eléctrica. Los parámetros de calidad de producto definidos por la Norma Técnica de Calidad, son los siguientes: Tensión: Las tolerancias admitidas sobre las tensiones nominales de los puntos de entrega, en todas las etapas y en todos los niveles de tensión. Frecuencia: Variaciones sostenidas de frecuencia Perturbaciones: a) Tensiones armónicas individuales. El Factor de Distorsión total de tensiones armónicas (THD). b) Flícker DÓNDE PUEDE ORIGINARSE LA MALA CALIDAD DE ENERGÍA. Puede tener dos orígenes: El primero, en la acometida de la red eléctrica que alimenta la instalación por deficiencias del suministro. El segundo, en la propia instalación.


Los equipos electrónicos modernos (computadoras, variadores de frecuencia, UPS, balastos electrónicos) utilizan un dispositivo de electrónica de potencia (diodos, transistores y tiristores) que convierten la corriente alterna en corriente directa y trabajan en un modo de interrupción (switching), que funciona a manera de pulsaciones que no tienen forma de onda de voltaje sinusoidal. Aproximadamente el 50% de la energía pasa por estos dispositivos antes de ser finalmente aprovechada. Al resultar corrientes no sinusoidales se produce la distorsión armónica y consumos no lineales. Problemas que genera la mala calidad de energía - Generación de corrientes armónicas - Fugas de corrientes en la red de tierra - Variaciones de voltaje Estos fenómenos técnicos ocurren por dos razones principalmente: - La instalación de equipo electrónico en un ambiente determinado sin haber hecho las modificaciones necesarias en la instalación eléctrica, de tal manera que no hay un equilibrio entre el consumo de energía y la instalación que soporta este consumo. - La construcción de edificaciones sin el conocimiento de la carga eléctrica que se requerirá. 1.2. Objetivos y Planificación Objetivo: Evaluar la calidad de potencia eléctrica a la que están sometidos las maquinas eléctricas o equipos de una sub-estación o barra(s) de alta/baja tensión, en particular regulación de tensión, magnitudes de distorsión armónica, flicker y maniobras de conexión/desconexión. Es fundamental conocer cuál es el objetivo del estudio, para que el resultado sea satisfactorio. También nos llevará a ahorrar tiempo y datos no necesarios. Por ejemplo, si el objetivo es identificar la existencia de un problema, el estudio requerirá menos recogida de datos que para identificar y eliminar su causa. Algunos objetivos comunes son: - Identificar y corregir posibles fuentes de perturbaciones en nuestra onda de tensión. - Determinar el nivel de calidad global de la energía que alimenta nuestra instalación. - Determinar niveles de potencia aplicables a distintas partes o circuitos de la instalación. - Solución de problemas localizados en equipos concretos de la instalación. - Analizar demandas de reactiva de la instalación o en circuitos concretos de ella, en determinados periodos de tiempo. 1.3. Colocación del analizador y elección de variables La ubicación del equipo de registro es de suma importancia, así como la selección de las variables a registrar. Existen cantidad de detalles a tener en cuenta para no realizar estudios carentes de resultados que nos lleven a la identificación, localización y solución de los problemas. Resumimos algunos de estos puntos:


- Para determinar la calidad global de la energía de la instalación se debe colocar el equipo en el punto de conexión de usuario. El equipo mostrará la calidad de la energía suministrada por la compañía, junto con el efecto de cargas pesadas en la instalación. - Para localizar los problemas dentro de la instalación, situar el analizador en circuitos o partes separadas de la misma. - Para solucionar problemas debidos a cargas determinadas, colocarlo lo más cerca posible de las mismas. - Para encontrar problemas, nos fijamos en la tensión. Para localizarlos y solucionarlos, nos fijaremos tanto en la tensión como en la corriente. Evidentemente, éstas son cuatro orientaciones básicas. El tema debería ser analizado con detalle. Si nos interesan temas de reactiva y factor de potencia, lógicamente nos centraríamos en estos valores para el registro. Si inicialmente detectamos, mediante la observación en tiempo real de la forma de onda de tensión, que existe distorsión armónica considerable, también incluiremos los armónicos impares principales como variables de observación. Existen diversos tipos de analizadores de calidad de energía. Desde el modelo monofásico más sencillo, hasta el Power-Quality Analyser-Plus, el cual analiza en trifásica todos los parámetros posibles, incluyendo interarmónicos, tensiones de señalización, flicker, etc., con captura ultra-rápida de transitorios y la posibilidad de registro de formas de onda para el estudio de arranques de motores y comportamiento en general de todo tipo de carga no lineal. Una correcta elección pasa por conocer cuál va a ser el ámbito de trabajo y el objetivo de los estudios a realizar. En general, para la detección y localización de problemas de calidad de red bastaría con un equipo de gama media (Power-Harmonics Analyser), mientras que para la solución de dichos problemas, y el estudio a fondo de cargas es recomendable ir a equipos superiores como el Power-Quality Analyser. 1.4. Duración del estudio. Análisis de resultados. La duración de un estudio puede durar desde unos segundos hasta semanas. Todo depende, una vez más, del objetivo de dicho estudio. Si queremos estudiar el comportamiento de la onda de tensión de una fábrica deberemos programar un estudio en el que se registren datos con todas las fases de producción posibles, es decir, cuando entren en juego todas las máquinas, motores y equipos de control de la misma. Esto llevará varios días, si queremos además localizar problemas, haciendo análisis individuales de planta, circuitos independientes, etc. Si por el contrario ya tenemos localizado el problema en un motor concreto, y deseamos registrar, por ejemplo, la influencia de su pico de arranque en la tensión general, esto será cuestión de minutos. El análisis posterior se realizará en base al volcado de los datos registrados al PC con su posterior transferencia a gráficas. La observación conjunta de gráficas de tensión, corrientes, THDU (Distorsión Armónica Total de voltaje), THDI (Distorsión Armónica Total de corriente), y la relación entre los datos y fenómenos ocurridos en cada intervalo de tiempo nos llevará a la toma de conclusiones.


1.5. Registros Se deben anotar todas las características de los equipos: Se registran magnitudes instantáneas de tensión y corriente a través de los equipos de medición y registro siguientes: • Fluke 434/435, Tree Phase Power Quality Analizer, registro permanente para conocer las variaciones en función del tiempo de valores RMS*, Distorsión Armónica Total (THD) y Componentes Armónicas principales de las Tensiones y Corrientes Trifásicas. • Computador PC Notebook con tarjeta A/D de 8 canales, 12 bits, frecuencia de muestreo máxima de 100 kHz, 72 db de rango dinámico y capacidad de análisis numérico para un estudio detallado mediante registros ("fotos") tomados durante condiciones de especial interés (a definir según las características de la operación) y para análisis de FLICKER con registros de 15 minutos de duración o tiempo a la cual se realizo el muestreo de la toma de datos. Especificando fecha y hora de inicio, fecha y hora de treminacion. La duración de un estudio puede durar desde unos segundos hasta semanas. Todo depende, una vez más, del objetivo de dicho estudio. Si queremos estudiar el comportamiento de la onda de tensión de una fábrica deberemos programar un estudio en el que se registren datos con todas las fases de producción posibles, es decir, cuando entren en juego todas las máquinas, motores y equipos de control de la misma. Esto llevará varios días, si queremos además localizar problemas, haciendo análisis individuales de planta, circuitos independientes, etc. Si por el contrario ya tenemos localizado el problema en un motor concreto, y deseamos registrar, por ejemplo, la influencia de su pico de arranque en la tensión general, esto será cuestión de minutos. El análisis posterior se realizará en base al volcado de los datos registrados al PC con su posterior transferencia a gráficas. La observación conjunta de gráficas de tensión, corrientes, THDU, THDI, y la relación entre los datos y fenómenos ocurridos en cada intervalo de tiempo nos llevará a la toma de conclusiones. 1.6. Análisis de resultados. Se entrega un Informe de Calidad de Servicio (ver nota*) con los siguientes resultados: • Validación de la instrumentación de alta tensión mediante correlación (coherencia) de valores de tensión y corriente. Esto permite decidir en propiedad la conveniencia o no de utilizar instrumentación de alta tensión especial, por ejemplo un divisor capacitivo. • Gráficos en función del tiempo de las magnitudes por fase, presentes durante todo el período de registro: RMS*, Distorsión Armónica Total (THD) y Componentes Armónicas principales de cada una de las tensiones y corrientes trifásicas. • Análisis numérico detallado de los registros ("foto") tomados durante diversas condiciones de operación y maniobras de conexión/desconexión de equipos, incluye gráficos de formas de onda, análisis espectral y de componentes armónicas, diagramas fasoriales de frecuencia fundamental (60 Hz.) y de armónicas principales.


• Resultados de Flicker de acuerdo al "método RMS" (de actual utilización en los contratos de abastecimiento de energía eléctrica). Adicionalmente se entregan los archivos con los datos "en bruto" (raw data) para su análisis con otros métodos (por ejemplo norma IEC). • Análisis actual de límites de armónicas según la recomendación IEEE 519, para las tensiones y corrientes de la barra(s). • Análisis de las tensiones y corrientes de las maniobras registradas, incluyendo tiempos efectivos de cierre/apertura eléctrica, magnitudes máximas medición del nivel real actual de cortocircuito de la barra(s) y estimación de la respuesta de frecuencia de la impedancia Z(w) de la red. Nota (*): Se indica el contenido típico, en la práctica puede cambiar según las necesidades de cada caso particular. El informe de calidad de servicio además incluye recomendaciones de operación, etc., y posibles soluciones a los problemas detectados. Utilice los analizadores y sus accesorios sólo tal y como se especifica en el Manual de uso. De lo contrario, la protección de los analizadores y sus accesorios podría verse afectada.

Un Aviso identifica acciones y situaciones que suponen un riesgo para el usuario. Una Precaución identifica acciones y situaciones que podrían dañar los analizadores.

AVISO Para evitar que se produzcan descargas eléctricas o incendios: • Lea el manual completo antes de utilizar los analizadores y sus accesorios. • Evite trabajar solo. • No utilice los analizadores en entornos con vapores o gases explosivos. • Utilice sólo las sondas de corriente, los cables de prueba y los adaptadores aislados suministrados con los analizadores o aquellos que se indiquen como de uso adecuado para los modelos de Fluke 434/435. • Antes de su utilización, inspeccione los analizadores, las sondas de tensión, los cables de prueba y los accesorios para cerciorarse de que no presentan daños mecánicos; si estuviesen dañados, cámbielos. Intente localizar roturas o componentes plásticos que pudieran faltar. Preste especial atención al material aislante en torno a los conectores. • Desconecte todas las sondas, cables de prueba y accesorios que no esté utilizando. • Antes de conectar el cargador de batería o el adaptador de red a los analizadores, conéctelo primero a la toma de CA. • Utilice la entrada de tierra sólo para conectar a tierra los analizadores y no aplique ninguna tensión. • No aplique tensiones de entrada superiores a la tensión nominal del instrumento. • No aplique tensiones superiores a las indicadas como nominales para las sondas de tensión y pinzas amperimétricas. • Tenga especial cuidado al instalar y retirar la pinza amperimétrica flexible: elimine la corriente de la instalación que desea comprobar o utilice ropa de protección apropiada.


• No utilice conectores BNC o de tipo banana metálicos sin aislamiento. • No introduzca objetos metálicos en los conectores. • Utilice únicamente la fuente de alimentación modelo BC430 (cargador de batería/adaptador de red). • Antes de utilizarlo, compruebe que el rango de tensión seleccionado o indicado en el modelo BC430 coincide con la tensión y frecuencia de la red eléctrica local. Si es necesario, cambie el conmutador deslizante del modelo BC430 a la tensión correcta. • Para el modelo BC430, utilice sólo adaptadores de enchufe de red CA o cables de alimentación CA que cumplan las normas de seguridad locales.

Tensión máx. con respecto a tierra en las entradas tipo banana: Entrada A (L1), B (L2), C (L3), N a tierra:...... 1000 V Categoría III, 600 V Categoría IV

Tensión máx. en las entradas de corriente BNC (consulte las marcas): Entrada A (L1), B (L2), C (L3), N a tierra:. Pico de 42 V Las tensiones nominales se indican como “tensiones de servicio”. Deben leerse como VCA-rms (50-60 Hz) en aplicaciones de onda sinusoidal CA, y como VCC en aplicaciones de CC. Las medidas de Categoría IV se refieren a las redes de suministro aéreas o subterráneas de una instalación. La Categoría III hace referencia al nivel de distribución y a los circuitos de instalación fija en el interior de un edificio. Nota: Para posibilitar la conexión a varios zócalos de alimentación de red eléctrica, el cargador de batería / adaptador de red BC430 está equipado con un conector macho que debe conectarse a un adaptador de red apropiado para el uso local. Como el cargador está aislado, puede emplear adaptadores de red con o sin terminales a tierra de protección. EN CASO DE INCUMPLIRSE LAS ESPECIFICACIONES DE SEGURIDAD Si el analizador se utiliza de alguna forma no especificada por el fabricante, la protección del analizador podría verse afectada. Antes de utilizarlo, inspeccione los cables de prueba para cerciorarse de que no presenten daños mecánicos; si fuese necesario, cámbielos. Si el analizador o los accesorios presentan desperfectos o no funcionan correctamente, no los utilice y envíelos para su reparación. BIBLIOGRAFIA

• Fluke 434/435, Tree Phase Power Quality Analizer

CALIDAD DE SERVICIO ELECTRICO

Documents

Transcript of CALIDAD DE SERVICIO ELECTRICO